KR20090000639U - 응고 분석용 컵 - Google Patents

Abstract

본 고안은 석영관 내부 공간으로의 가스 유입이나 열전대 온도 감지선의 단락에 의한 온도 감지 불량을 개선할 수 있는 응고 분석용 컵의 제공을 목적으로 한다. 본 고안에 따른 응고 분석용 컵은 용탕이 수용되는 수용 홈이 형성된 컵 형상의 본체와, 그 본체의 바닥 부분을 관통하여 수용 홈으로 돌출되며 수용 홈에 위치하는 한 쪽 말단부가 막혀 있고 다른 한 쪽 말단부가 개방된 석영관과, 석영관의 개방된 말단부를 통하여 석영관의 내부로 삽입되어 수용 홈에 위치하는 부분과 본체의 외부로 돌출되는 부분을 각각 가지는 두 가닥의 열전대 온도 감지선과, 열전대 온도 감지선들 중에서 어느 하나에 끼워져 열전대 온도 감지선들을 절연시키는 단락 방지관, 및 석영관의 개방된 말단부에 밀착되어 석영관의 내부 공간을 폐쇄시키고 열전대 감지선들이 각각 관통되는 관통구멍이 형성된 석영관 밀폐 덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 석영관 밀폐 덮개가 석영관 내부 공간으로의 가스 유입을 차단하고, 열전대 온도 감지선들이 단락되는 것을 방지하여 정확한 온도 감지가 가능하다.

용탕, 성분 분석, 컵, 온도 감지, 열전대

Description

응고 분석용 컵{SOLIDIFICATION ANALYSIS CUP}

본 고안은 응고 분석용 컵에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주조 용탕의 응고 과정에 대한 온도 변화의 모니터링(monitoring)을 통하여 성분을 분석하는 응고 분석 장치에서 주조 용탕이 수용되고 온도가 감지되는 응고 분석용 컵에 관한 것이다.

일반적으로 주조하려는 금속의 미세 구조 및 고체 상태에서의 성질을 결정하기 위하여 이용되는 주조 용탕의 성분 분석은 용융된 금속이 응고되는 동안에 시간의 경과에 따른 주조 용탕의 온도 변화를 모니터링 함으로써 이루어진다. 그리고 주조 용탕이 주철, 주강, 비철을 포함하는 합금 금속인 경우 그 성분 분석에는 열전대 온도 감지선과 세라믹 재질의 본체를 가지는 응고 분석용 컵이 이용된다. 이 응고 분석용 컵에 주조 용탕이 담겨지고, 응고에 따른 주조 용탕의 온도 변화(초기 결정화 온도, 완전 결정화 온도, 과냉 온도 등)가 모니터링(monitoring)되어 성분 분석이 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 응고 분석용 컵의 일예를 보여주는 단면도이다.

도 1에 도시된 종래의 응고 분석용 컵(500)은 본체(510)의 바닥 부분을 관통 하여 수용 홈(511)으로 애자관(530)으로 보호되는 두 가닥의 열전대 온도 감지선들(520a,520b)이 돌출된 구조를 가진다. 애자관(530)으로부터 돌출된 열전대 온도 감지선(520a,520b)이 꼬임 결합된 상단 부분은 내화 몰탈(535)로 피복되어 용탕과의 접촉으로 인한 손상이 방지된다.

그런데 석영관(730)을 이용하는 종래의 응고 분석용 컵(700)의 경우 고온의 용탕에서 전달되는 고열로 인하여 본체(711)에 포함된 열경화성 수지가 연소되고 그에 따라 가스가 발생된다. 이 가스는 컵 홀더(950)와 응고 분석용 컵(700) 사이에서 도 2의 화살표로 표시된 바와 같이 석영관(730) 내부로 유입된다. 석영관(730) 내부로 유입된 가스는 기전력의 발생에 영향을 주며 석영관(730)에 크랙을 발생시키는 원인으로 작용한다.

또한 석영관(730)을 이용하는 종래의 응고 분석용 컵(700)은 단락 방지관(725)에 의해 단락이 방지되기는 하나 단락 방지관(725)의 가공에 있어서의 어려움으로 인하여 석영관(730) 하부에 위치하는 열전대 온도 감지선들(720a,720b)의 절곡된 부분까지 절연시키기지 못한다. 때문에 용탕에서 전달되는 고열에 의해 석영관(730)의 하부에서 2가닥의 열전대 온도 감지선들(720a,720b)이 팽창되어 서로 단락(short)되는 현상이 발생되어 정확한 온도 감지를 방해한다.

본 고안은 전술한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 석영관을 이용하면서도 석영관 내부로의 가스 유입을 방지할 수 있는 응고 분석용 컵을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 고안은 석영관 하부에서 열전대 온도 감지선들이 단락되는 것을 방지할 수 있는 응고 분석용 컵을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 용탕이 수용되는 수용 홈이 형성된 컵 형상의 본체와, 그 본체의 바닥 부분을 관통하여 그 수용 홈으로 돌출되며 그 수용 홈에 위치하는 한 쪽 말단부가 막혀 있고 다른 한 쪽 말단부가 개방된 석영관과, 그 석영관의 그 개방된 말단부를 통하여 내부로 삽입되고 그 수용 홈에 위치하는 감지 구간과 본체의 외부로 돌출되는 외부 접속 구간을 각각 가지는 두 가닥의 열전대 온도 감지선과, 그 열전대 온도 감지선들 중에서 어느 하나에 끼워져 열전대 온도 감지선들을 절연시키는 단락 방지관, 및 석영관의 개방된 말단부에 밀착되어 석영관의 내부 공간을 폐쇄시키고 열전대 감지선들이 각각 관통되는 관통구멍이 형성된 석영관 밀폐 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 응고 분석용 컵을 제공한다.

본 고안에 따른 응고 분석용 컵에 있어서, 석영관 밀폐 덮개는 세라믹 애자 재질일 수 있다. 그리고 석영관 밀폐 덮개는 석영관이 삽입된 주변에 본체 밑면으 로부터 홈이 형성되고 그 홈에 의해 형성된 단차면으로부터 돌출된 것이 바람직하다.

이와 같은 본 고안에 따른 응고 분석용 컵에 의하면, 분석 과정에서 석영관 밀폐 덮개가 석영관 내부로의 가스 유입을 차단하고, 용탕으로부터 전달되는 고열에 의해 열전대 온도 감지선들이 팽창되어 단락되는 것을 방지하여 정확한 온도 감지가 이루어진다. 따라서 주조 용탕의 정확한 성분 분석이 가능하다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안에 따른 응고 분석용 컵을 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 단 도면과 실시예의 설명에서 본 고안의 요지를 흐트러뜨리지 않도록 본 고안의 중심 기술 사상과 관련이 없는 부분에 대한 도시 및 기재를 생략한다.

도 3과 도 4는 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예를 보여주는 단면도와 저면 사시도이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 실시예의 응고 분석용 컵(100)은 본체(110), 열전대 온도 감지선(120a,120b), 단락 방지관(125), 석영관(130) 및 석영관 밀폐 덮개(150)를 포함하여 구성된다.

본체(110)는 컵 형태로서 용탕이 수용되는 수용 홈(111)을 가진다. 본체(110)는 인조 규사와 열경화성 수지 등의 재료를 교반 및 성형하여 제조된다. 본체(110)의 하부 중앙의 바닥 부분에는 본체 바닥면(110a)에서 본체 밑면(110b)까지 바닥 부분을 관통하게 삽입 구멍(113)이 형성되어 있다. 삽입 구멍(113)의 주위에 본체 밑면(110b)으로부터 단차를 가지게 홈(114)이 형성되어 있다. 그리고 그 삽입 구멍(113)을 가로지르는 방향으로 본체 밑면(110b)에 슬릿(slit; 도 4의 115)이 형성되어 있다. 슬릿(115)에서 본체 밑면(110b) 안쪽 부분이 바깥쪽 부분보다 얕게 형성된다.

열전대 온도 감지선들(120a,120b)은 두 가닥으로 구성된다. 열전대 온도 감지선들(120a,120b)은 각각 상단의 일정 부분이 상호 꼬임 결합으로 접속된 구조이다. 열전대 온도 감지선들(120a,120b)은 한 가닥의 열전대 온도 감지선(120a)이 니켈-크롬의 금속선으로 다른 한 가닥의 열전대 온도 감지선(120b)이 니켈-알루미늄의 금속선으로 구성될 수 있다. 열전대 온도 감지선들(120a,120b)은 수용 홈(111)에 위치되는 부분과 본체(110) 외부에 위치하는 부분을 가지며 용탕의 온도에 따른 기전력을 발생시킨다.

단락 방지관(125)은 원통형 관 형태로서, 두 가닥의 열전대 온도 감지선(120a,120b) 중에서 어느 하나의 열전대 온도 감지선(120b)에 끼워진다. 단락 방지관(125)은 전기 절연성을 가지면서 내열성이 우수한 석영 재질로 구성된다. 단락 방지관(125)은 두 가닥의 열전대 온도 감지선들(120a,120b)을 격리시켜 전기적인 단락을 방지한다.

석영관(130)은 한쪽 말단부가 막혀있고 다른 한쪽 말단부가 개방된 원통형의 관 형태로서, 내열성이 우수한 석영 재질로 이루어진다. 석영관(130)의 내경은 두 가닥의 열전대 온도 감지선(120a,120b)과 단락 방지관(11250)이 삽입될 수 있는 내 경을 가진다.

석영관 밀폐 덮개(150)는 석영관(130)의 개방된 한 쪽 말단부의 구멍을 덮는 크기를 가지는 원기둥 구조이다. 여기서, 석영관 밀폐 덮개(150)는 크기가 필요에 따라 적절한 크기를 가질 수 있으며, 그 형상도 다른 형상으로 변화될 수 있다. 석영관 밀폐 덮개(150)의 재질은 형태 가공이 용이하고 내열성이 우수하며 전기 절연성이 있는 재질, 예컨대 세라믹 애자 재질일 수 있다. 석영관 밀폐 덮개(150)는 석영관(130)의 개방된 한 쪽 말단부에 밀착되어 석영관(130)의 내부 공간을 폐쇄시킨다.

석영관 밀폐 덮개(150)는 석영관(130)의 내부 공간으로 열전대 온도 감지선들(120a,120b)을 삽입하기 위한 두 개의 관통구멍(151a,151b)을 가진다. 관통구멍들(151a,151b)의 거리는 삽입되는 열전대 온도 감지선들(120a,120b)이 전기적으로 단락되지 않을 정도이다. 그리고 석영관 밀폐 덮개(150)는 본체(110)의 밑면의 중앙 부분에 형성된 홈(114)의 단차면(114a)으로부터 돌출되어 석영관(130)의 내부 공간으로의 가스 유입 차단을 돕는다.

도 5는 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예를 보여주는 부분 절개 결합 사시도이다.

도 5를 참조하여 결합 과정을 설명하면, 두 가닥의 열전대 온도 감지선들(120a,120b)을 석영관 밀폐 덮개(150)에 형성된 관통구멍(151a,151b)으로 관통시키고, 어느 하나의 열전대 온도 감지선(120b)에 단락 방지관(125)을 끼운다. 그리고 두 가닥의 열전대 온도 감지선(120a,120b)을 꼬아 결합한다. 이 과정에서 열전 대 온도 감지선(120a,120b)은 결합 부분이 규격에 맞는 적절한 길이로 절단될 수 있다.

이어서 단락 방지관(125)과 더불어 결합된 열전대 온도 감지선들(120a,120b)을 석영관(130)의 내부 공간으로 삽입하고 석영관(130)의 하부에 석영관 밀폐 덮개(150)를 밀착시킨다.

이렇게 조립된 조립체를 본체(110)의 삽입 구멍(113)을 통하여 삽입한다. 본체(110)에 삽입된 석영관(130)이 본체 바닥면(110a)으로부터 일정 높이까지 돌출된다. 두 가닥의 열전대 온도 감지선들(120a,120b)이 본체 밑면(110b)의 슬릿(115)에 삽입 및 밀착되어 조립이 완료된다.

도 6은 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예에 대한 사용 상태도이다.

도 6을 참조하면, 응고 분석용 컵(100)을 성분 분석 장치(900)의 컵 홀더(950)에 결합하고 용탕(800)을 수용 홈(111)에 부어 용탕(800)의 응고에 따른 온도를 모니터링 한다. 고온의 용탕(800)으로 인하여 응고 분석용 컵(100)에서 가스가 발생될 수 있다. 응고 분석용 컵(100)과 컵 홀더(950)의 결합 부분에 위치하는 가스는 석영관 밀폐 덮개(150)로 인하여 석영관(130)의 내부 공간으로 유입되지 않는다. 더욱이, 석영관 밀폐 덮개(150)가 단차면(114a)에서 돌출되어 있기 때문에 가스 유입을 더욱 방지할 수 있다. 그리고 열전대 온도 감지선들(120a,120b)의 열팽창 시 석영관 밀폐 덮개(150)가 열전대 온도 감지선들(120a,120b)의 간격을 유지하여 단락 발생을 방지한다.

도 7과 도 8은 응고 분석용 컵의 비교 실험 결과의 비교 그래프로서, 성분 분석에 의해 산출된 실리콘(Si)과 탄소(C; Carbon)의 함량을 비교하여 보여주는 그래프이다. 그리고 표 1과 표 2는 응고 분석용 컵의 비교 실험 결과의 비교표이다.

도 7과 도 8에서 x축은 분석 차수이고 y축은 함량이다. 기준값은 함량 표준값이고 비교예는 열전대 온도 감지선이 애자관에 의해 보호되는 종래의 응고 분석용 컵을 이용한 경우이고, 실시예는 석영관과 석영관 밀폐 덮개를 가지는 본 고안의 실시예를 이용한 경우이다. 성분 분석 결과가 기준값에 근사할수록 정확한 분석이 이루어진다고 할 수 있다. 분석 결과를 보면, 비교예와 달리 실시예가 기준값에 매우 근사한 함량 분석의 결과를 보여주는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 표 1에서 1차 분석 결과를 보면, Si 함량의 기준값인 2.10인 경우 비교예가 2.180이나 실시예는 2.11이다. 또한 표 2에서 1차 분석 결과를 보면, 탄소의 함량 기준값이 3.26인 경우 비교예가 3.28이고 실시예가 3.26이다. 실시예가 비교예에 비하여 월등하게 정확한 분석 결과가 나타남을 알 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 응고 분석용 컵은 전술한 실시예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본 고안이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 응고 분석용 컵의 일예를 보여주는 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 응고 분석용 컵의 다른 예로서 컵 홀더에 결합된 상태를 보여주는 단면도이다.

도 3과 도 4는 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예를 보여주는 단면도와 저면 사시도이다.

도 5는 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예를 보여주는 부분 절개 결합 사시도이다.

도 6은 본 고안에 따른 응고 분석용 컵의 일 실시예에 대한 사용 상태도이다.

도 7과 도 8은 응고 분석용 컵의 비교 실험 결과의 비교 그래프로서, 성분 분석에 의해 산출된 실리콘(Si)과 탄소탄소(C; Carbon)의 함량을 비교하여 보여주는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100; 응고 분석용 컵

110; 본체

110a; 본체 바닥면

110b; 본체 밑면

111; 수용 홈

120a,120b; 열전대 온도 감지선

125; 단락 방지관

130; 석영관

150; 석영관 밀폐 덮개

Claims (3)

1. 용탕이 수용되는 수용 홈(111)이 형성된 컵 형상의 본체(110)와,

   상기 본체(110)의 바닥 부분을 관통하여 상기 수용 홈(111)으로 돌출되며 상기 수용 홈(111)에 위치하는 한 쪽 말단부가 막혀 있고 다른 한 쪽 말단부가 개방된 석영관(130)과,

   상기 석영관(130)의 상기 개방된 말단부를 통하여 상기 석영관의 내부로 삽입되어 상기 수용 홈(111)에 위치하는 부분과 상기 본체(110)의 외부로 돌출되는 부분을 각각 가지는 두 가닥의 열전대 온도 감지선(120a,120b)과,

   상기 열전대 온도 감지선(120a,120b)들 중에서 어느 하나에 끼워져 열전대 온도 감지선(120a,120b)들을 절연시키는 단락 방지관(125), 및

   상기 석영관(130)의 개방된 말단부에 밀착되어 상기 석영관(130)의 내부 공간을 폐쇄시키고 상기 열전대 감지선들(120a,120b)이 각각 관통되는 관통구멍(151a,151b)이 형성된 석영관 밀폐 덮개(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 응고 분석용 컵.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 석영관 밀폐 덮개(150)는 세라믹 애자 재질인 것을 특징으로 하는 응고 분석용 컵.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 석영관 밀폐 덮개(150)는 상기 석영관(130)이 삽입된 주변에 상기 본체 밑면(110b)으로부터 홈(114)이 형성되고 그 홈(114)에 의해 형성된 단차면(114a)으로부터 돌출된 것을 특징으로 하는 응고 분석용 컵.

Images